CN112750807B - 一种具有屏蔽缓冲结构的mosfet管 - Google Patents
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Abstract
本发明系提供一种具有屏蔽缓冲结构的MOSFET管，包括衬底，衬底上层叠有外延层和钝化层，外延层中设有间隔设置的漏极层和源极层，漏极层与源极层之间位置的下方设有嵌入调节层，钝化层上设有栅极金属层，漏极层上连接有贯穿钝化层的漏极金属层，源极层上连接有贯穿钝化层的源极金属层；栅极金属层的上方设有屏蔽盖，屏蔽盖外包围有位于钝化层上的绝缘填充层，屏蔽盖包括盖板和侧包围板，盖板与栅极金属层之间连接有绝缘缓冲柱，栅极金属层、漏极金属层和源极金属层均位于侧包围板的包围中。本发明开启电压小，形成的导电沟道宽度大，导通电流大；MOSFET管工作时的抗干扰性能好，绝缘缓冲柱能够有效提高抗震性能。
Description
技术领域
本发明涉及MOSFET管，具体公开了一种具有屏蔽缓冲结构的MOSFET管。
背景技术
MOSFET管全称金属-氧化物半导体场效应晶体管，可用于放大电路，还能用作可变电阻或电子开关，源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性好，使用方便。
MOSFET管分为增强型和耗尽型，增强型的MOSFET管在不加任何电压时，漏极和源极之间夹断截止，在对栅极施加一定电压时，衬底中的多数载流子被排斥至远离栅极运动，从而在衬底的顶部形成连通漏极和源极的导电沟道，但现有技术中MOSFET管的开启电压高、导通电流小，受到外界电磁辐射的干扰大。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种具有屏蔽缓冲结构的MOSFET管，开启电压小、导通电流大，且受到外界电磁辐射的影响小。
为解决现有技术问题，本发明公开一种具有屏蔽缓冲结构的MOSFET管，包括衬底，衬底上层叠有外延层和钝化层，外延层中设有间隔设置的漏极层和源极层，漏极层与源极层之间位置的下方设有包裹于外延层中的嵌入调节层，钝化层上设有栅极金属层，栅极金属层位于漏极层与源极层之间位置的上方，漏极层上连接有贯穿钝化层的漏极金属层，源极层上连接有贯穿钝化层的源极金属层；
栅极金属层的上方设有屏蔽盖，屏蔽盖外包围有位于钝化层上的绝缘填充层，屏蔽盖包括盖板和侧包围板，盖板位于栅极金属层、漏极金属层和源极金属层的正上方，盖板与栅极金属层之间连接有绝缘缓冲柱，侧包围板连接于屏蔽盖的四周，栅极金属层、漏极金属层和源极金属层均位于侧包围板的包围中；
衬底和外延层均为掺杂第一导电类型离子的半导体材料层，漏极层、源极层和绝缘缓冲层均为掺杂第二导电类型离子的半导体材料层，第一导电类型和第二导电类型的极性相反。
进一步的，衬底与外延层之间还设有掩埋绝缘层。
进一步的，漏极金属层、源极金属层和栅极金属层均为钨金属层或钴金属层。
进一步的，屏蔽盖为铝金属盖。
进一步的，侧包围板与源极金属层之间连接有导通板。
进一步的，盖板下固定有抗干扰隔板，抗干扰隔板位于栅极金属层和漏极金属层之间，抗干扰隔板的底部位于钝化层上。
进一步的，钝化层为二氧化硅层或氮化硅层。
进一步的，绝缘填充层为聚酰亚胺层或氮化硅层。
进一步的，绝缘填充层的顶面覆盖有缓冲层。
本发明的有益效果为：本发明公开一种具有屏蔽缓冲结构的MOSFET管，在外延层中设置有特殊的嵌入调节层，能够消耗部分位于漏极层与源极层下方的载流子，开启电压小，在对栅极施加对应电压后，形成的导电沟道宽度大，导通电流大，工作性能好；此外，在顶部设置有屏蔽盖结构，能够有效削弱到达MOSFET管内部的电磁辐射，MOSFET管工作时的抗干扰性能好，且屏蔽盖与栅极金属层之间的绝缘缓冲柱能够有效提高整体结构的抗震性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记：衬底10、外延层11、掩埋绝缘层111、钝化层12、漏极层20、漏极金属层21、源极层30、源极金属层31、嵌入调节层40、栅极金属层50、屏蔽盖60、盖板61、侧包围板62、导通板63、抗干扰隔板64、绝缘填充层70、绝缘缓冲柱71、缓冲层72。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
参考图1。
本发明实施例公开一种具有屏蔽缓冲结构的MOSFET管，包括衬底10，衬底10上层叠有外延层11和钝化层12，外延层11中设有向其内部延伸的且间隔设置的漏极层20和源极层30，漏极层20与源极层30之间位置的下方设有完全被包裹于外延层11中的嵌入调节层40，优选地，嵌入调节层40与外延层11之间形成的耗尽层整体结构均位于漏极层20和源极层30的正下方，能够有效确保MOSFET管的夹断截止状态可靠，钝化层12上设有栅极金属层50，栅极金属层50位于漏极层20与源极层30之间位置的上方，漏极层20上连接有贯穿钝化层12的漏极金属层21，源极层30上连接有贯穿钝化层12的源极金属层31，栅极金属层50无论与源极金属层31还是漏极金属层21均不接触；
栅极金属层50的上方设有屏蔽盖60，屏蔽盖60外包围有位于钝化层12上的绝缘填充层70，绝缘填充层70还覆盖于栅极金属层50上、漏极层20上和栅极金属层50上，屏蔽盖60包括盖板61和侧包围板62，盖板61位于栅极金属层50、漏极金属层21和源极金属层31的正上方，盖板61与栅极金属层50之间连接有位于绝缘填充层70中的绝缘缓冲柱71，通过绝缘缓冲柱71能够有效提高屏蔽盖60与其下方隔层结构之间位置的稳定性，且在受到外界冲击时，能够有效提高MOSFET管的抗震性能，优选地，绝缘缓冲柱71为橡胶柱，侧包围板62连接于屏蔽盖60的四周，栅极金属层50、漏极金属层21和源极金属层31均位于侧包围板62的包围中，且栅极金属层50、漏极金属层21和源极金属层31均不与侧包围板62接触；衬底10和外延层11均为掺杂第一导电类型离子的半导体材料层，漏极层20、源极层30和绝缘缓冲层72均为掺杂第二导电类型离子的半导体材料层，第一导电类型和第二导电类型的极性相反，即第一导电类型和第二导电类型分别为p型和n型时，或第一导电类型和第二导电类型分别为n型和p型，n型离子一般采用磷离子、砷离子或锑离子，p型离子一般采用硼离子，半导体材料一般采用单晶硅或碳化硅。
本发明的MOSFET管为增强型结构，漏极层20与源极层30之间能够形成导电沟道，根据外延层11、漏极层20和源极层30的导电类型，选择对MOSFET管的栅极金属层50施加对应的正向电压或反向电压时，外延层11顶部区域中的电子或空穴被栅极中的电场排斥，该区域的电子或空穴从而向下运动，从而形成导电沟道连通漏极层20和源极层30，当第一导电类型为p型，第二导电类型为n型时，对MOSFET管栅极施加的电压为正向电压，栅极处形成从上向下的电场；嵌入调节层40与外延层11之间存在耗尽层结构，对MOSFET管施加对应的电压以形成导电沟道时，嵌入调节层40上形成有为对应带电粒子让位的活动空间，能够有效容纳漏极层20与源极层30之间的第一导电类型离子，在栅极金属层50的作用下，漏极层20与源极层30之间的第一导电类型离子能够更迅速高效地转移到嵌入调节层40上，且能够有效提高导电沟道的宽度，从而有效提高MOSFET管的导通电流，开启电压小，更能适应微电子产品的应用需求。在MOSFET管夹断截止时，由于嵌入调节层40位于漏极层20和源极层30之间位置的下方，对外延层11顶部位置的第一导电类型离子的作用力极小，在未受到栅极金属层50的作用时，处于漏极层20和源极层30之间位置上方的第一导电类型离子的位置稳定，夹断截止效果可靠。屏蔽盖60能够有效削弱到达MOSFET管内部的电磁辐射，从而有效确保MOSFET管内部结构的工作可靠。
在本实施例中，衬底10与外延层11之间还设有掩埋绝缘层111，掩埋绝缘层111即掩埋氧化层。
在本实施例中，漏极金属层21、源极金属层31和栅极金属层50均为钨金属层或钴金属层，还可以是铝金属层。
在本实施例中，屏蔽盖60为铝金属盖，铝具有良好的屏蔽功能以及散热性能。
在本实施例中，侧包围板62与源极金属层31之间连接有导通板63，通过导通板63接通侧包围板62与源极金属层31能够有效提高屏蔽盖60对电磁辐射的屏蔽效果。
在本实施例中，盖板61下固定有抗干扰隔板64，抗干扰隔板64位于栅极金属层50和漏极金属层21之间，且抗干扰隔板64分别与栅极金属层50和漏极金属层21均不接触，抗干扰隔板64的底部位于钝化层12上，通过抗干扰隔板64能够有效避免漏极金属层21区域的电场对栅极区域造成影响，确保栅极对导电沟道调节的可靠性。
在本实施例中，钝化层12为二氧化硅层或氮化硅层。
在本实施例中，绝缘填充层70为聚酰亚胺层或氮化硅层。
在本实施例中，绝缘填充层70的顶面覆盖有缓冲层72，盖板61的顶面与绝缘填充层70的顶面共面，缓冲层72还覆盖于盖板61上，能够有效提高MOSFET管整体结构的防震缓冲性能，优选地，缓冲层72为硅胶缓冲层。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种具有屏蔽缓冲结构的MOSFET管，其特征在于，包括衬底(10)，所述衬底(10)上层叠有外延层(11)和钝化层(12)，所述外延层(11)中设有间隔设置的漏极层(20)和源极层(30)，所述漏极层(20)与所述源极层(30)之间位置的下方设有包裹于所述外延层(11)中的嵌入调节层(40)，所述钝化层(12)上设有栅极金属层(50)，所述栅极金属层(50)位于所述漏极层(20)与所述源极层(30)之间位置的上方，所述漏极层(20)上连接有贯穿所述钝化层(12)的漏极金属层(21)，所述源极层(30)上连接有贯穿所述钝化层(12)的源极金属层(31)；
所述栅极金属层(50)的上方设有屏蔽盖(60)，所述屏蔽盖(60)外包围有位于所述钝化层(12)上的绝缘填充层(70)，所述屏蔽盖(60)包括盖板(61)和侧包围板(62)，所述盖板(61)位于所述栅极金属层(50)、所述漏极金属层(21)和所述源极金属层(31)的正上方，所述盖板(61)与所述栅极金属层(50)之间连接有绝缘缓冲柱(71)，所述侧包围板(62)连接于所述屏蔽盖(60)的四周，所述栅极金属层(50)、所述漏极金属层(21)和所述源极金属层(31)均位于所述侧包围板(62)的包围中；
所述衬底(10)和所述外延层(11)均为掺杂第一导电类型离子的半导体材料层，所述漏极层(20)、所述源极层(30)和所述绝缘缓冲层(72)均为掺杂第二导电类型离子的半导体材料层，第一导电类型和第二导电类型的极性相反；
所述侧包围板(62)与所述源极金属层(31)之间连接有导通板(63)；
所述盖板(61)下固定有抗干扰隔板(64)，所述抗干扰隔板(64)位于所述栅极金属层(50)和所述漏极金属层(21)之间，所述抗干扰隔板(64)的底部位于所述钝化层(12)上。
2.根据权利要求1所述的一种具有屏蔽缓冲结构的MOSFET管，其特征在于，所述衬底(10)与所述外延层(11)之间还设有掩埋绝缘层(111)。
3.根据权利要求1所述的一种具有屏蔽缓冲结构的MOSFET管，其特征在于，所述漏极金属层(21)、所述源极金属层(31)和所述栅极金属层(50)均为钨金属层或钴金属层。
4.根据权利要求1所述的一种具有屏蔽缓冲结构的MOSFET管，其特征在于，所述屏蔽盖(60)为铝金属盖。
5.根据权利要求1所述的一种具有屏蔽缓冲结构的MOSFET管，其特征在于，所述钝化层(12)为二氧化硅层或氮化硅层。
6.根据权利要求1所述的一种具有屏蔽缓冲结构的MOSFET管，其特征在于，所述绝缘填充层(70)为聚酰亚胺层或氮化硅层。
7.根据权利要求1所述的一种具有屏蔽缓冲结构的MOSFET管，其特征在于，所述绝缘填充层(70)的顶面覆盖有缓冲层。
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